NH3 + H2O  NH3.nH2O + Q

Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



− Tái sinh amoniac

Dung dịch lọc chứa các chất NH4Cl, NH4HCO3, (NH4)2CO3 đem đi tách để thu hồi

NH3.

(NH4)2CO32NH3 + CO2 + H2O

2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

NH3 tạo thành được tách khỏi dung dịch bằng cách chưng cất.

Dựa theo phương pháp sovay trình bày trên, ta có sơ đồ phương pháp như sau:



Sơ Đồ Quá Trình Sản Xuất Soda Bằng Phương Pháp Solvay

 Vận dụng các chất thải của quá trình sản xuất soda



Sản Xuất Soda



10

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



− Cô đặc dung dịch thải: thu hồi NaCl để dùng trong công nghiệp thực phẩm và CaCl2

để sản xuất bariclorua

− Sản xuất kết hợp soda và amon clorua: ta tách được NH4Cl dùng NH4Cl trong công

nghiệp mạ, pin, sản xuất phân bón,...

− Sản xuất soda đồng thời với (NH 4)2SO4: theo phương pháp này ta thay NaCl của

phương pháp Solvay bằng Na2SO4 theo phản ứng:

Na2SO4 + 2NH3 + 2CO2 + 2H2O = 2NaHCO3 + (NH4)2SO4

Theo phương pháp này (NH4)2SO4 thu được đem đi sản xuất phân bón, và

không có quá trình tái sinh.

 Một số quy trình công nghệ sản xuất:

 Sản phẩm là Na2CO3 và NH4Cl

 Sản phẩm là Na2CO3 và CaCl2



Sản Xuất Soda



11

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



 Những ưu- nhược điểm của phương pháp này:

Ưu điểm:

+ Nguyên liệu sản xuất chủ yếu là muối ăn, đá vôi, đó là những nguyên

liệu rẻ tiền, sẵn có. Quy trình có thể sử dụng các loại nguyên liệu

muối chất lượng khác nhau và CO2 thu hồi khi đốt nhiên liệu hoặc

nung đá vôi.

+ Các phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ không cao (dưới 1000C)

và áp suất gần áp suất khí quyển.

+ Quá trình sản xuất được thực hiện liên tục trong dòng nguyên liệu khí lỏng là chủ yếu, do đó dễ cơ giới hóa và tự động hóa sản xuất.

+ Quá trình sản xuất được phân đoạn cho phép thu hồi tối đa các khí

nguyên liệu NH3,CO2theo khí phóng không, do đó đảm bảo tổn thất

NH3 nhỏ, môi trường sản xuất sạch, điều kiện lao động tốt.

+ Công đoạn làm sạch nước muối và amôn hóa nước muối cho phép loại

triệt để các tạp chất tan làm bẩn sản phẩm sôđa, do đó chất lượng

sôđa của phương pháp Solvay rất cao thỏa mãn yêu cầu sử dụng

sôđa cho các ngành công nghệ truyền thống và công nghệ cao.

+ Với phương pháp Solvay, nếu kết hợp tốt việc sử dụng các nguyên liệu

NaCl, CO2, NH3 thì có thể tạo được thế cạnh tranh về giá thành sản

phẩm sôđa trong khu vực và trên thế giới.

Nhược điểm:

+ Hiệu suất sử dụng nguyên liệu ban đầu thấp.

+ Thải ra một lượng phế thải lớn cần xử lý.

+ Chi phí năng lượng cao.

+ Đầu tư cơ bản cho xây dựng khá lớn.

Tiêu hao nguyên liệu cho 1 tấn soda là:

+ Dung dịch muối NaCl (310g/l): 5m3

+ Nước amôniac (25% NH3) 10kg.

+ Đá vôi (100% CaCO3) 1.100kg - 1.400kg (tùy theo chất lượng đá vôi và thiết



bị công nghệ sản xuất



Sản Xuất Soda



12

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



Ở quy trình Solvay, nguyên liệu NaCl không được tận dụng triệt để vì hiệu suất

chuyển hóa tối đa chỉ đạt 73%, còn lại 27% NaCl theo dung dịch nước lọc ra ngoài bãi

thải. Ngoài ra, lượng CaCl2 tạo thành khi tái sinh NH3 bằng sữa vôi cũng bị thải ra ngoài

theo dung dịch sau tái sinh. Khi sản xuất 1 tấn soda sẽ thải ra ngoài 6,55m 3 dung dịch

thải( đã lọc bỏ bả rắn) nếu cô đặc sẽ thu hồi được 450kg NaCl sạch và 428kg CaCl 2

100%. Vì vậy, khi sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay truyền thống (tuần hoàn

NH3) cần phải có bãi thải chứa các chất không phản ứng và các chất không sử dụng. Do

đó, khi xây dựng nhà máy sản xuất sôđa cần phải lưu ý đến diện tích chứa chất thải.

d) Phương pháp Sovay cải tiến

Để khắc phục nhược điểm về bãi thải của phương pháp Solvay truyền thống, đã

có một số nước như Trung Quốc nghiên cứu cải tiến phương pháp Solvay truyền thống

thành phương pháp Solvay cải tiến: Thay tuần hoàn NH3 bằng tuần hoàn NaCl, còn

các quá trình khác thay đổi không giống nhau. Tuần hoàn dung dịch nước lọc về công

đoạn amon hóa và cacbonat hóa là bản chất của phương pháp này

Quá trình sản xuất sẽ tạo ra 2 sản phẩm là sôđa và phân đạm NH 4Cl, bỏ qua công

đoạn tái sinh NH3 và nung vôi, nhưng phải bổ sung thường xuyên lượng NH 3 cần thiết

cho giai đoạn amon hóa. Nước lọc sau khi tách NaHCO3 được tuần hoàn trở lại quá

trình amon hóa và bổ sung NaCl rắn cho đủ nồng độ yêu cầu.

Như vậy, quá trình sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến sẽ không có

chất thải lỏng như phương pháp Solvay truyền thống. Tuy nhiên, phương pháp Solvay

cải tiến đòi hỏi phải có nguồn NH3 bổ sung và nguồn CO2 không lấy từ lò vôi.

Do không dùng sữa vôi cho tái sinh NH3 nên công đoạn nung vôi cũng bỏ qua.

Như vậy, sản xuất sôđa theo Solvay cải tiến công nghệ sẽ gọn hơn và không phải đầu tư

cho công đoạn nung vôi và tái sinh NH3 là hai công đoạn có chi phí đầu tư lớn và làm

việc ở nhiệt độ cao. Nhưng nhà máy sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến cần

phải kết hợp với nhà máy sản xuất NH3 trong cùng một khu vực để có nguồn CO2 và

NH3 phục vụ cho sản xuất sôđa, và cần có nguyên liệu là NaCl sạch bậc công nghiệp.

Với phương pháp tuần hoàn dung dịch NaCl, cần phải bổ sung NaCl rắn có độ

sạch yêu cầu theo các chỉ số sau:

− Hàm lượng



NaCl ≥ 99,5%



− Tạp chất tan



Mg2+ ≤ 0,1%

Ca2+ ≤ 0,02%

SO42- ≤ 0,19%



− Tạp chất không tan

Sản Xuất Soda



0,03%

13

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



e) Phương pháp cacbonat hóa xút

Phương pháp cacbonat hóa xút là phương pháp đơn giản nhất, chỉ cần dùng

CO2 sục qua dung dịch xút sẽ thu được sôđa theo phản ứng:

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O

Sau đó làm nguội và kết tinh Na 2CO3 .10 H2O rồi lọc tách và làm mất nước sẽ thu

được sô đa (Na2CO3). Tuy nhiên nguyên liệu xút lại đắt hơn sôđa do phải qua giai đoạn

điện phân, cô đặc dẫn đến tiêu hao nhiều năng lượng nên giá thành của xút cao, chỉ

những nước có giá điện năng rẻ mới có thể sử dụng phương pháp này. Tỷ lệ sôđa đi từ

xút hiện nay trên thế giới chiếm dưới 10% tổng lượng sô đa sản xuất và sức cạnh tranh

kém.



Sản Xuất Soda



14

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



III.



Khoa Công Nghệ Hóa Học



MỘT SỐ ỨNG DỤNG VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN

CỦA SODA

1) Ứng dụng

Muối Natri Cacbonat được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thủy tinh,



đồ gốm, xà phòng, phẩm nhuộm, giấy,…, đặc biệt được dùng như chất đầu trong điều

chế nhiều hợp chất quan trọng của natri như xút ăn da, borac, thủy tinh tan, cromat và

đicromat. Dung dịch Na2CO3 dùng để tẩy sạch vết dầu mỡ bám trên chi tiết máy trước

khi sơn, tráng kim loại.Na2CO3 còn được dùng trong công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa.

Trên thế giới việc sử dụng soda vào các ngành công nghiệp khác được thể hiện

trên biểu đồ sau:



a) Ứng dụng trong thủy tinh:

Sôđa chiếm 13 - 15% trong số nguyên liệu được đưa vào cho sản xuất thủy tinh,

nó được sử dụng để nấu thủy tinh, làm giảm nhiệt độ nấu chảy của cát silic trong quá

trình nấu chảy và làm tăng tính mềm dẻo. Mặc dù sôđa chỉ là vật liệu có khối lượng lớn

thứ hai trong sản xuất thủy tinh, nhưng nó lại chiếm tới 50 - 60% tổng chi phí nguyên

liệu đầu vào.

b) ứng dụng trong chất tẩy rửa



Sản Xuất Soda



15

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



Sôđa được sử dụng làm chất độn và chất phụ gia trong xà phòng và chất tẩy rửa;

đặc biệt nhu cầu sôđa cho chất tẩy rửa chiếm khoảng 10 - 12% trên toàn thế giới. Hiện

mức tiêu thụ sôđa cho thị trường chất tẩy rửa đã tăng khoảng 100 nghìn tấn/năm do

giảm sử dụng perborat (vì đã được thay thế bằng percacbonat).

c) Ứng dụng trong hóa chất

Sôđa được sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều sản phẩm hóa chất gốc natri, soda

chiếm khoảng 26-30% nhu cầu trong công nghiệp hóa chất. Các sản phẩm hóa chất này

được sử dụng trong nhiều ứng dụng như: nông nghiệp, tác nhân làm sạch và phụ gia

thực phẩm. Mặc dù, đôi khi xút lỏng cũng được dùng thay thế cho sôđa nhưng sôđa vẫn

là lựa chọn chính vì sẵn có và chi phí thấp.

d) Ứng dụng khác

 Natri bicacbonat với tên thường gặp trong đời sống là sô đa hay bột nở có tác

dụng tạo xốp, giòn cho thức ăn và ngoài ra còn có tác dụng làm đẹp cho bánh.

 Dùng để tạo bọt và tăng pH trong các loại thuốc sủi bọt (ví dụ thuốc nhức đầu,

v.v.)

 Baking soda được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm và nhiều ứng dụng

khác, nhưng cần chọn mua loại tinh khiết khi dùng với thực phẩm.

 Vì khi gặp nhiệt độ nóng hay tác dụng với chất có tính acid, baking soda sẽ giải

phóng ra khí CO2 (carbon dioxide/khí cacbonic), do đó nó thường được dùng

trong nấu ăn, tạo xốp cho nhiều loại bánh như cookies, muffin, biscuits, quẩy…,

thêm vào sốt cà chua hay nước chanh để làm giảm nồng độ acid, hoặc cho vào

nước ngâm đậu hay lúc nấu sẽ làm giảm thời gian chế biến, đậu mềm ngon và

hạn chế tình trạng bị đầy hơi khi ăn các loại hạt đậu, đỗ. Baking soda cũng rất

hiệu quả khi được dùng để chế biến các món thịt hầm hay gân, cơ bắp động vật

tương tự như nấu đậu, có được điều đó là do khí cacbonic khi được giải phóng

đã ngấm vào và làm mềm các loại thực phẩm.

 Trong y tế, baking soda còn được dùng trung hòa acid chữa đau dạ dày; dùng

làm nước xúc miệng hay sử dụng trực tiếp chà lên răng để loại bỏ mảng bám và

làm trắng…

 Ngoài sử dụng trực tiếp cho con người, soda còn được dùng lau chùi dụng cụ

nhà bếp, tẩy rửa các khu vực cần vệ sinh nhờ tính năng mài mòn, tác dụng với



Sản Xuất Soda



16

Nguyễn Liên Thành 2004130166